DE2300167C3

DE2300167C3 - Device for measuring the temperature of ferromagnetic bodies

Info

Publication number: DE2300167C3
Application number: DE19732300167
Authority: DE
Inventors: Rudolf Vladimirovitsch Gvosdev; Aleksandr Petrovitsch Nasarenko
Original assignee: NAUTSCHNO-ISSLEDOVATELSKIJ I OPYTNO- KONSTRUKTORSKIJ INSTITUT AVTOMATISACII TSCHERNOJ METALLURGII DNEPROPETROWSK (SOWJETUNION)
Current assignee: NAUTSCHNO-ISSLEDOVATELSKIJ I OPYTNO- KONSTRUKTORSKIJ INSTITUT AVTOMATISACII TSCHERNOJ METALLURGII DNEPROPETROWSK (SOWJETUNION)
Priority date: 1973-01-03
Filing date: 1973-01-03
Publication date: 1980-04-17
Also published as: DE2300167A1; DE2300167B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung der Temperatur ferromagnetischer Körper nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.The invention relates to a device for measuring the temperature of ferromagnetic bodies after Generic term of the claim.

Als ferromagnetischer Körper kommen insbesondere Stahl in Formstahlvergütungssystemen und Walzgut in Walzstraßen in Frage, wobei eine derartige Einrichtung zur Regelung bzw. Steuerung benutzt werden kann.As a ferromagnetic body come in particular Steel in structural steel tempering systems and rolling stock in rolling trains in question, with such a device can be used for regulation or control.

Bei einer bekannten Einrichtung zur Messung der 4ϊ Temperatur ferromagnetischer Körper (vgl. G. P. Sedgenitse, Messung der Temperatur von rotierenden Maschinenteilen, Moskau, 1962, S. 63 ff., insbesondere S. 66) sind zwei an eine Wechselspannungsquelle angeschlossene Induktionsspulen vorgesehen, die aus- w gangsseitig an eine Gleichrichtereinheit angeschaltet sind. Im Magnetfeld einer der Induktionsspulen ist der ferromagnetische Körper angeordnet, dessen Temperatur zu messen ist. Die Temperatur wird auf dem durch ein an die Gleichrichtereinheit angeschlossenen Meßge- « rät ermittelt, das von einem Strom durchflossen ist, der vom temperaturanhängigen Gesamt-Ersatzwiderstand des ferromagnetischen Körpers im Meßabschnilt abhängt,In a known device for measuring the 4ϊ Temperature of ferromagnetic bodies (cf. G. P. Sedgenitse, measurement of the temperature of rotating Machine parts, Moscow, 1962, p. 63 ff., In particular p. 66) are two to an AC voltage source Connected induction coils are provided which are connected to a rectifier unit on the output side are. The is in the magnetic field of one of the induction coils ferromagnetic body arranged, the temperature of which is to be measured. The temperature will be on the through a measuring device connected to the rectifier unit through which a current flows from the temperature-dependent total equivalent resistance of the ferromagnetic body in the measuring section depends,

Nachteile dieser bekannten Meßeinrichtung sind: miDisadvantages of this known measuring device are: mi

Notwendigkeit der Einhaltung eines bestimmten Abstands /wischen dem Körper und der zugeordneten Induktionsspule sowieNeed to maintain a certain distance / wipe the body and the associated Induction coil as well

Messung nur der örtlichen Oberflächentemperatur des Körpers, obwohl gerade für Steuerungs- und Rege- hi lungs/.wecke eine über den Körper-Querschnitt mittlere Temperatur erfaßt werden sollte.Measurement of only the local surface temperature of the body, even though it is used for control and regulation purposes lungs / .wecke one over the body cross-section mean temperature should be recorded.

Insbesondere den Nachteil der Messung mir derIn particular, the disadvantage of measuring me the

örtlichen Oberflächentemperatur des Körpers zeigt auch eine bekannte Einrichtung (vgl. DE-AS 12 58 625) nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs, wobei der ferromagnetische Körper strangförmiges metallisches Gut, insbesondere ein Draht oder ein Band ist, das zwei konzentrisch angeordnete, Primär- und Sekundärwicklung jeweils aufweisende Lufttransformatoren durchläuft, deren Primärwicklungen in Reihe und deren Sekundärwicklungen in Differenz geschaltet sind, denen ihrerseits ein Wechselstrom-Spannungsverstärker und ein Demodulator nachgeschaltet sind, an dessen Ausgang eine Gleichspannung die zwischen den Meßstellen bestehende Temperaturdifferenz anzeigt. Dabei dient die von Wirbelströmen im Meßgut bewirkte Induktivitätsänderung zur Messung der Leitfähigkeit des Guts und damit zur Anzeige der Temperatur-Meßwerte.Local surface temperature of the body is also shown by a known device (see DE-AS 12 58 625) according to the preamble of claim, wherein the ferromagnetic body strand-shaped metallic Good, in particular, is a wire or a band that runs through two concentrically arranged air transformers, each having primary and secondary windings, their primary windings in series and their Secondary windings are connected in difference, which in turn an AC voltage amplifier and a demodulator are connected downstream, at the output of which a DC voltage between the Measuring points shows the existing temperature difference. The effect caused by eddy currents in the material to be measured is used here Change in inductance to measure the conductivity of the material and thus to display the measured temperature values.

Außerdem ist bei dieser bekannten Meßeinrichtung die Temperaturmessung von verschiedenen Parametern abhängig, nämlich dem Querschnitt des ferromagnetischen Körpers, dem magnetischen Streufluß in den Transformatoren sowie der Feldstärke des Magnetfelds.In addition, in this known measuring device, the temperature measurement is of various parameters dependent, namely the cross-section of the ferromagnetic body, the magnetic leakage flux in the Transformers as well as the field strength of the magnetic field.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Meßeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine Messung der Temperatur des ferromagnetischen Körpers als Mittelwert über den Körper-Querschnitt und zudem unabhängig von Parametern des Körpers und der Einrichtung, nämlich dem Körper-Querschnitt, dem magnetischen Streufluß und der magnetischen Feldstärke, gestattetIt is therefore the object of the invention to provide a measuring device of the type mentioned, which has a Measurement of the temperature of the ferromagnetic body as an average over the body cross-section and also independent of parameters of the body and the device, namely the body cross-section, the magnetic leakage flux and the magnetic field strength

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Lehre nach dem Kennzeichen des Patentanspruchs.This object is achieved according to the invention by the teaching according to the characterizing part of the patent claim.

Dabei dient das Potentiometer mit der Normalspannungsquelle dazu, die Skala des Meßgeräts in Übereinstimmung mit der Temperaturänderung zu bringen und außerdem ein Eingehen des Körper-Querschnitts in den Temperatur-Meßwert auszurchließcp.The potentiometer with the normal voltage source serves to bring the scale of the measuring device into agreement with the temperature change and also an entry of the body cross-section in the temperature measured value is excluded.

Durch die eine bereits oben genannte Literaturstelle (vgl. DE-AS 12 58 625) sind zwar auch Temperaturmeßverfahren bekanntgeworden, bei denen metallisches Gut infolge dessen Induktivitätsänderung durch Temperaturänderung mittels Spulen gemessen wird, wobei die Temperaturabhängigkeit der magnetischen Sättigungsinduktion ferromagnetischer Werkstoffe zur Temperaturmessung herangezogen wird. Dort werden aber derartige Temperaturmeßverfahren abgelehnt, weil sie keine ausreichenden Effekte ergeben würden, um sie ohne besonderen Aufwand in der Praxis durchzuführen, weshalb dort die von Wirbelströmen im Meßgut bewirkte Induktivitätsänderung, die ihrerseits von der Leitfähigkeit des Meßguts und damit letztlich von dessen Temperatur abhängt, ausgenutzt wird, um die bekannten ferromagnetischen Veränderungen nicht zur Messung heranziehen zu müssen.Due to the one already mentioned reference (cf. DE-AS 12 58 625), temperature measurement methods have also become known in which metallic Good as a result of which inductance change is measured by temperature change by means of coils, the Temperature dependence of the magnetic saturation induction of ferromagnetic materials is used for temperature measurement. There will be rejected such temperature measurement methods because they would not give sufficient effects to them to be carried out in practice without any special effort, which is why there is that of eddy currents in the material to be measured Induced change in inductance, which in turn depends on the conductivity of the material to be measured and thus ultimately from whose temperature depends, is used to avoid the known ferromagnetic changes Measurement to have to use.

Bei einer anderen bekannten Vorrichtung zur elektrischen Temperaturmessung unter Ausnutzung der Temperaturabhängigkeit der magnetischen Sättigungsinduktion ferromagnetischer Werkstoffe (vgl. DE-PS 9 69 054) sind zwei primärscitig in Reihe mit einer Luftspaltdrossel an einer Wechselspannung liegende Transformatoren mit scharfe Sättigungsknicke aufweisenden Eisenkernen vorgesehen, die bis in den Sättigungsbercich magnetisiert sind, von denen der eine der zu messenden Temperatur ausgesetzt wird, während der andere auf konstanter Temperatur gehalten wird, und sekiimliiiseilig unter Messung des resultierenden Sekiindürsiroms, dessen Größe ein Maß für die zuIn another known device for electrical temperature measurement using the Temperature dependence of the magnetic saturation induction of ferromagnetic materials (see DE-PS 9 69 054) are two primary sensors in series with an air gap throttle connected to an alternating voltage Transformers provided with sharp saturation kinks exhibiting iron cores that extend into the Saturation range are magnetized, one of which is exposed to the temperature to be measured while the other is kept at constant temperature, and sequentially while measuring the resulting Sekiindürsiroms, whose size is a measure of the too

messende Temperatur ist, gegenejnandergeschnltet sind, wobei durch einen einstellbaren Widerstand im Sekundärkreis der Transformatoren der in ihm fließende Strom so abgeglichen wird, daß er der Temperaturdifferenz zwischen beiden Transformatoren proportional ist.measuring temperature is cut against each other are, whereby through an adjustable resistor in the secondary circuit of the transformers the flowing in it Current is adjusted so that it is proportional to the temperature difference between the two transformers is.

Diese bekannte Vorrichtung kann erst recht nicht zum trägheiti- und berührungsfreien Messen der über den Querschnitt gemittelten Temperatur von ferromagnetischen Körpern wie schnell bewegten Walzgütern verwendet werden, dz ein Wärme-Kontakt zwischen dem Körper und dem einen Eisenkern in der kurzen Zeit gar nicht herstellbar ist. Hinzu kommt der Aufwand für die Konstanthaltung der Temperatur des anderen Eisenkerns.This known device can certainly not moving roll goods are used to trägheiti- and contactless measurement of averaged over the cross sectional temperature of ferromagnetic bodies, such as fast, dz, a heat contact between the body and is impossible to produce an iron core in the short time. In addition, there is the expense of keeping the temperature of the other iron core constant.

Schließlich ist eine Vorrichtung zum Steuern des elektroinduktiven Erhitzens metallischer Werkstücke bekannt geworden (vgl. DE-PS 8 71933), um zum Körper die Wärmezufuhr genau zu bemessen bzw. diese Wärmemenge einzuhalten, wobei auch eine Gleichspannungsquellc zur Einstellung des Kathoden-Gitter-Potentials eines Entladungsrohrs vorgesehen ist, das ein Relais zum Einleiten von Regel- oder Schaltvorgängen steuert Die dort verwendete Meßspule mißt eine sehr komplexe EMK, die von verschiedenen Parametern abhängt, insbesondere dem Werkstück-Querschnitt, dem Streufluß im Spalt zwischen Werkstück und Induktor sowie der Feldstärke des Magnetfelds in der Meßspule, zumal der Induktor, die Primär- und die Meßspule bzw. Meßleiterschleife die Sekundärwicklung jo eines Übertragers bilden, dessen Magnetschluß das Werkstück istFinally, there is a device for controlling the electroinductive heating of metallic workpieces become known (see. DE-PS 8 71933), in order to Body to measure the heat supply precisely or to adhere to this amount of heat, with a DC voltage source c for setting the cathode grid potential of a discharge tube is provided, which is a Relay for initiating control or switching processes controls The measuring coil used there measures a very high complex EMF, which depends on various parameters, in particular the workpiece cross-section, the leakage flux in the gap between the workpiece and the inductor and the strength of the magnetic field in the Measuring coil, especially since the inductor, the primary and the measuring coil or measuring conductor loop, the secondary winding jo form a transformer, the magnetic closure of which is the workpiece

Im Gegensatz dazu beschäftigt sich die erfindungsgemäße Einrichtung mit der Messung der Temperatur, während die Wärmemenge zwar eine von der Temperatur abhängige physikalische Größe ist, in die aber noch andere Größen wie z. B. die Wärmekapazität eingehen. Darüber hinaus ist bei der erfindungsgemäßen Einrichtung die angezeigte Temperatur nur mit der temperaturabhängigen Sättigungsmagnetisierung des ferromagnetische« Körpers verknüpft, ohne daß unkontrollierbare andere Parameter die Temperaturmessung verfälschen würden.In contrast, the device according to the invention deals with the measurement of the temperature, while the amount of heat is a physical quantity that depends on the temperature but other sizes such as B. enter the heat capacity. In addition, the invention Set up the displayed temperature only with the temperature-dependent saturation magnetization of the ferromagnetic "body linked without uncontrollable other parameters the temperature measurement would falsify.

Nachstehend wird die Erfindung durch die Beschreibung von Ausführungsbeispielen amiand der Zeichnung erläutert. Es zeigtThe invention is illustrated by the description of exemplary embodiments on the basis of the drawings explained. It shows

Fig. I das Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Messung der Temperatur von ferromagnetischen Körpern,I shows the basic circuit diagram of the device according to the invention for measuring the temperature of ferromagnetic Bodies,

Fig.2 die Abhängigkeit des Verhältnisses der so Sättigungimagnetisierung des ferromagnetischen Körpers bei beliebiger Temperatur zur Magnetisierung des ferromagnetischen Körpers beim absoluten Nullpunkt von dem Verhältnis der absoluten Temperatur des Körpers zur Curie-Temperatur, gemäß der Erfindung,2 shows the dependence of the ratio of the saturation magnetization of the ferromagnetic body at any temperature to magnetize the ferromagnetic body at absolute zero of the ratio of the absolute temperature of the body to the Curie temperature, according to the invention,

F i g. 3 die Abhängigkeit der Anzeige des Meßgerätes von der mittleren Temperatur über den Querschnitt des ferromagnetischen Körpers, gemäß der Erfindung, undF i g. 3 the dependence of the display of the measuring device on the mean temperature over the cross-section of the ferromagnetic body, according to the invention, and

Fig.4 die Temperaturverteilung über den Querschnitt des ferromagnetischen Körpers, gemäß der t>o Erfindung.4 shows the temperature distribution over the cross section of the ferromagnetic body, according to the t> o invention.

Die Prinzipschaltung der Einrichtung zur Messung der Temperatur von ferromagnetischen Körpern umfaßt in Reihe geschaltete Induktionsspulen 1 und 2 (Fig. I) mit gleichen Abmessungen und gleicher t>i Windungszahl, die an ¹J .ic Wechselspannungsqnelle i/i angeschlossen werden, wobei als Wcchsclspannungsciuclle das Stromnetz, benul/.t ist.The basic circuit of the device for measuring the temperature of ferromagnetic bodies comprises induction coils 1 and 2 connected in series (Fig. I) with the same dimensions and the same number of turns, which are connected to ^{1 J} the power grid, benul / .t is.

Die Induktionsspulen 1 und 2 sind aus Draht mit temperaturbeständiger Isolation hergestellt. Meßwicklungen 3 und 4 mit jeweils mehreren Meßwindungen sind jeweils oberhalb der Spulen 1 und 2 gewickelt, wobei die Meßwicklung 3 an einen Gleichrichter 5 und die Meßwicklung 4 an einen Gleichrichter 6 angeschlossen ist.The induction coils 1 and 2 are made of wire with temperature-resistant insulation. Measuring windings 3 and 4, each with several measuring windings, are each wound above the coils 1 and 2, the measuring winding 3 being connected to a rectifier 5 and the measuring winding 4 being connected to a rectifier 6 is.

Der Gleichrichter 5 ist mit Dioden 7,8,9,10 und der Gleichrichter mit Dioden 11,12,13,14 in Brückenschaltung ausgeführt Zwischen die verschieden gepolten Klemmen der Gleichrichter 5 und 6 sind jeweils gleichgroße Belastungswiderstände 15 und 16 geschaltet. Die Minusklemmen der Gleichrichter 5 und 6 sind kurzgeschlossen. Zwischen den Plusklemmen der Gleichrichter 5 und 6 liegt ein Potentiometer 17. Die Plusklemme des Gleichrichters 5 ist an den Minuspol einer Normalgleichspannungsquelle 18 der Gleichspannung Lh gelegt, deren Pluspol über ein Meßgerät 19 an den Schleifer des Potentiometers 17 relegt istThe rectifier 5 is designed with diodes 7,8,9,10 and the rectifier with diodes 11,12,13,14 in a bridge circuit. Between the different polarized terminals of the rectifiers 5 and 6, load resistors 15 and 16 of the same size are connected. The negative terminals of rectifiers 5 and 6 are short-circuited. Between the positive terminals of the rectifier 5 and 6 is a potentiometer 17. The positive terminal of the rectifier 5 of a normal DC voltage source is set 18 of the DC voltage Lh to the negative terminal, the positive terminal is relegt via a measuring device 19 to the wiper of the potentiometer 17

Das Meßgerät 19 stellt ein in Celsiusgraden geeichtes hochohmiges Drehspulvoltmeter dar.The measuring device 19 represents a high-resistance moving-coil voltmeter calibrated in degrees Celsius.

Ein ferromagnetischer Körper 20, dessen Temperatur gemessen wird, ist in der Induktionsspule 2 untergebracht A ferromagnetic body 20, the temperature of which is measured, is accommodated in the induction coil 2

Das von den Induktionsspulen 1 und 2 erzeugte magnetische Wechselfeld reicht zur Sättigung des magnetischen Körpers 20 aus, dessen Temperatur gemessen wird.The alternating magnetic field generated by induction coils 1 and 2 is sufficient to saturate the magnetic body 20, the temperature of which is measured.

Aufgrund von Erfahrungswerten werden zur Sicherung einer Sättigung von zylindrischen ferromagnetischen Körpern mit einem Durchmesser von 10 mm Induktionsspulen mit einer Magnetisierungskraft von 10 000-12 000 A und für Körper mit einem Durchmesser von 20 mm Spulen mit einer Magnetisierungskraft von 18 000-24 000 A benötigt.Based on empirical values, cylindrical ferromagnetic Bodies with a diameter of 10 mm Induction coils with a magnetizing force of 10,000-12,000 A and for bodies with a diameter of 20 mm coils with a magnetizing force 18,000-24,000 A are required.

Die Einrichtung zur Messung der Temperatur von ferromagnetischen Körpern funktioniert wie fol^t:The device for measuring the temperature of ferromagnetic bodies works as fol ^ t:

Bei Fehlen des ferromagnetischen Körpers 20 in der Induktionsspule 2 sind infolge der Gleichheit der Induktionsspulen 1 und 2 deren magnetische Wechselfelder untereinander gleich. Die von den magnetischen Wechselflüssen der Induktionsspulen 1 und 2 in den Meßwicklungen 3 und 4 induzierten elektromotorischen Kräfte (EMK's) sind auch untereinander gleich. Hierbei ist die Differenz der Potentiale an den Klemmen des Potentiometers 17 gleich Null. Die Anzeige des Meßgerätes 19 entspricht der Spannung U₂ der Normalspannungsquelle 18. Beim Einbringen des kalten ferromagnetischen Körpers 20 in die Induktivitätsspule 2 steigt an den KItmmen der Meßwicklung 4 die EMK um einen dem Produkt aus der Magnetisierung des ferromagnetischen Körpers 20 und seinem Querschnitt proportionalen Wert an. Hierbei ist die Anzeige des Meßgerätes 19 gleich der Differenz ^wischer, der Spannung U₂ der Normalspannungsquelle iS und dem Spannungsabfall am Potentiometer 17. Durch Verschiebung des Schleifers vom Potentiometer 17 wird der Zeiger des Meßgerätes 19 auf Null eingestellt. Dadurch wird erreicht, daß bei gegebenem Querschnitt des gesättigten ferromagnetischen Körpers 20 die Anzeige des Meßgerätes 19 nur von der Sättigu'igsmagnetisierung des ferromagnetischen Körpers 20 abhängt, die eindeutig mit der Temperatur verknüpft ist, und daß mit Anstieg der Temptiitur des Körpers 20 die Anzeige des Meßgerätes 19 ansteigt.In the absence of the ferromagnetic body 20 in the induction coil 2, due to the equality of the induction coils 1 and 2, their alternating magnetic fields are equal to one another. The electromotive forces (EMFs) induced in the measuring windings 3 and 4 by the alternating magnetic fluxes of the induction coils 1 and 2 are also equal to one another. Here, the difference between the potentials at the terminals of the potentiometer 17 is zero. The display of the measuring device 19 corresponds to the voltage U _{2 of} the normal voltage source 18. When the cold ferromagnetic body 20 is introduced into the inductance coil 2, the EMF increases at the KItmmen of the measuring winding 4 by a value proportional to the product of the magnetization of the ferromagnetic body 20 and its cross-section at. Here, the display of the measuring instrument 19 is equal to the difference ^ wiper, the voltage U ₂ of the normal voltage source Is and the voltage drop on the potentiometer 17. By moving the slider from the potentiometer 17, the pointer of the gauge 19 is set to zero. This ensures that for a given cross-section of the saturated ferromagnetic body 20, the display of the measuring device 19 depends only on the saturation magnetization of the ferromagnetic body 20, which is clearly linked to the temperature, and that as the temperature of the body 20 increases, the display of the Measuring device 19 increases.

Ist der in der Induktionsspule 2 befindliche Körper 20 erhitzt, so hat die EMK an den Klemmen der Meßwicklung 4 einen gcKenüber dem kalten ZustandIs the body 20 located in the induction coil 2 heated, the EMF at the terminals of the measuring winding 4 has a gap over the cold state

des Körpers 20 geringeren Wert, was durch die Abhängigkeit der Sättigungsmagnetisierung von der Temperatur bedingt ist. Hierbei ist die Spannung an den Klemmen des Potentiometers 17 geringer als im Falle eines kalten Körpers. 20, und an den Klemmen des Meßgerätes 19 erscheint eine von Null verschiedene Spannung, die eindeutig mit der Temperatur des ferromagnetischen Körpers 20 verknüpft ist.of the body 20 lower value, which is due to the dependence of the saturation magnetization on the Temperature is dependent. Here, the voltage at the terminals of the potentiometer 17 is lower than in the case of a cold body. 20, and a non-zero appears at the terminals of the measuring device 19 Voltage that is clearly linked to the temperature of the ferromagnetic body 20.

Das vorstehend Dargelegte wird durch die nachstehend folgenden Berechnungen erläutert.The foregoing is supplemented by the following the following calculations.

Die Sät'.igungsmagnetisierung / von ferromagnetischen Körpern ist eindeutig mit deren Temperatur r durch folgende Beziehung verknüpft:The saturation magnetization / of ferromagnetic Bodies is clearly linked to their temperature r by the following relationship:

= lh = lh

^τι1β ^τ ι1β

bzwrespectively

I +./, J_n I +. /, J _n

I - J, IJn I - J, IJn

Sättigungsmagnetisierung des ferromagnetischen Körpers bei der Temperatur τ\;
Sättigungsmagnetisierung des ferromagnetischen Körpers beim absoluten Nullpunkt;
absolute Temperatur des ferromagnetischen Körpers;Saturation magnetization of the ferromagnetic body at the temperature τ \ ;
Saturation magnetization of the ferromagnetic body at absolute zero;
absolute temperature of the ferromagnetic body;

absolute Curie-Temperatur des ferromagnetischen Körpers. mabsolute Curie temperature of the ferromagnetic body. m

Die graphische Darstellung der Funktion (I) zeigt F i g. 2. wo auf der Abszissenachse das Verhältnis der Temperatur des ferromagnetischen Körpers zur Curie-Temperatur in absoluten Graden und auf der Ordinaten- 3 > achse das Verhältnis der Sättigungsmagnetisierung bei gegebener Temperatur zur Sättigungsmagnetisierung beim absoluten Nullpunkt aufgetragen ist.The graph of function (I) is shown in FIG. 2. where on the abscissa axis the ratio of Temperature of the ferromagnetic body at the Curie temperature in absolute degrees and on the ordinate 3> axis is the ratio of the saturation magnetization at a given temperature to the saturation magnetization is plotted at absolute zero.

Die Magnetisierung /1 im Bereich von -273° C bis 100⁼C übersteigt nicht 1%, was erlaubt, /0 = /2 zu cfi7pn u/rvhpi A, Hip SattitnintKiinapnetisieriinp dp«; ferromagnetischen Körpers im Bereich von - 273° C bis 10O°Cist.The magnetization / 1 in the range from -273 ° C to 100 ⁼ C does not exceed 1%, which allows / 0 = / 2 to be cfi7pn u / rvhpi A, Hip SattitnintKiinapnetisieriinp dp «; ferromagnetic body in the range of -273 ° C to 10O ° C.

Die Induktion in der Induktionsspule ohne ferromagnetischen Körper beträgtThe induction in the induction coil without a ferromagnetic body is

Si = μο Η Si = μο Η

Si= Induktion im Inneren der Induktionsspule;Si = induction inside the induction coil;

H = Stärke des Magnetfeldes im Inneren der Induktionsspule,
Uo= Permeabilität der Luft. H = strength of the magnetic field inside the induction coil,
Uo = permeability of the air.

Der Induktions- oder Magnetfluß der Induktionsspule ohne ferromagnetischen Körper istThe induction or magnetic flux of the induction coil is without a ferromagnetic body

dSdS

Φ-, = magnetischer Gesamtfluß der Induktionsspule.
S] = Querschnittsfläche der Induktionsspule. Φ-, = total magnetic flux of the induction coil.
S] = cross-sectional area of the induction coil.

Die Induktion innerhalb der Induktionsspule mit dem ferromagnetischen Körper bei einer Magnetfeldstärke.The induction within the induction coil with the ferromagnetic body at a magnetic field strength.

die die Sättigung des ferromagnctische.i Körpers sichert, beträgtwhich the saturation of the ferromagnctische.i body secures, amounts

worin //2 die Induktion innerhalb der Induktionsspule mit dem darin untergebrachten ferromagnetischen Körper ist.where // 2 is the induction inside the induction coil with the ferromagnetic body housed therein.

Der von der Induktionsspule mit dem darin untergebrachten ferromagnetischen Körper erzeugte Magnetfluß ergibt sich zuThe one generated by the induction coil with the ferromagnetic body housed in it Magnetic flux arises to

6060

»η / // il.V f -„ J »Η / // il.V f -" J

J₁ ■ (I.S. J ₁ ■ (IS

Φ2 = magnetischer Gesamtfluß Φ2 = total magnetic flux

Die mittlerere in der Meßwicklung bzw. den Meßwindungen der Induktionsspule induzierte EMK beträgtThe middle EMF induced in the measuring winding or the measuring windings of the induction coil amounts to

+Φ,+ Φ,

2 /"el Φ Γ 2 / "el Φ Γ

ι, = _T iv J -til =4/η·0, =4/»v..„ I HdS ι, = _T iv J -til = 4 / η · 0, = 4 / »v .." I HdS

-φ, s,-φ, s,

ei = mittlere in den Meßwick'.ungen der Induktionsspule induzierte EMK,
vv = Anzahl der Meßwindungen,
T = Periode bzw. Frequenz der Wechselspannungs-./ quelle,
t = Zeit.ei = mean EMF induced in the measuring windings of the induction coil,
vv = number of measuring windings,
T = period or frequency of the AC voltage / source,
t = time.

Der Mittelwert der in der Meßwicklung bzw. den Meßwindungen der Induktionsspule mit dem darin untergebrachten ferromagnetischen Körpers induzierten EMK ergibt sich zuThe mean value in the measuring winding or the measuring windings of the induction coil with the therein housed ferromagnetic body induced EMF results to

v „„ J H ■ dS + 4/m-.»o J Ji-dS. v "" JH ■ dS + 4 / m -. »o J Ji-dS.

e, =41 > e, = 41 >

worin e₂ der Mittelwert der in den Meßwindungen der Induktionsspule mit dem darin untergebrachten ferromagnetischen Körper induzierten EMK ist.
Die Differenz der mittleren EMK-Werte beträgtwhere e _{2 is} the mean value of the EMF induced in the measuring windings of the induction coil with the ferromagnetic body housed therein.
The difference between the mean EMF values is

c2 - ei = 4/w/I₀ J Ji dS. c2 - ei = 4 / w / I ₀ J Ji dS.

S₂ S ₂

Hierbei liegt zwischen der Klemme des an den Gleichrichter, der mit der Meßwicklung der Induktionsspule ohne ferromagnetischen Körper verbunden ist, angeschlossenen Potentiometers und dem Potentiometerschleifer eine SpannungHere lies between the terminal of the to the rectifier and the one to the measuring winding of the induction coil connected without a ferromagnetic body, connected potentiometer and the potentiometer wiper a tension

U = KAfw n₀ j J₁ dS\ U = KAfw n ₀ j J ₁ dS \

wobei K ein von der Stellung des Schleifers abhängiger Koeffizient ist.where K is a coefficient dependent on the position of the grinder.

Bei gleichmäßig erhitztem ferromagnetischem Körper ist die Sättigungsmagnetisierung /1 in jedemIf the ferromagnetic body is heated evenly, the saturation magnetization is / 1 in each

beliebigen Punkt von dessen Querschnitt konsiair DiMlIl IMconsiair any point of its cross-section DiMlIl IM

( K ■ 4 I ■ u■ · .,„ ./, \.( K ■ 4 I ■ u ■ ·., "./, \.

I J_{1 lh} J,, J:IJ _{1 lh} J ,, J:

I , ./, rl) I , ./, rl)

Die gleiche Wärmemenge bei einem gleichmäßig erhit/ten fei romagnetischen Körper ergibt sich zuThe same amount of heat with one evenly obtained fei romagnetic body arises too

(J - (γ.ι ■ K- ■ Ti. (J - (γ.ι ■ K- ■ Ti.

mit Γι = die um allen l'iinklen cles Querschnitts gleiche Temperatur.
Hieraus fnljiiwith Γι = the same temperature around all the corners of the cross-section.
From this fnljii

Dieses Xcrhältnis hängt eindeutig von der icmpera-This ratio clearly depends on the icmpera-

SteMl m.!:i ¹H¹! beliebigem Querschnitt .S'· des kalten, bis zur Sättigung magnetisiertcn ferromagnetische!! Körpers ein und denselben Wen f — I '.· — eoiisi ein. u,is iltirrh Nulleinstellung des MeHi-'erälc/eigers bei Unterbringung des kalten Körpers von gege beil cm (Querschnitt in einer tier induktion', piiien erreich! vvini. so ist bei beliebtem Querschnitt des fcnoinagiietisclicii KörpersSteMl m.!: I ¹ H ¹ ! any cross-section .S 'of the cold, magnetized to saturation ferromagnetic !! Body one and the same Wen f - I '. · - eoiisi a. u, is iltirrh zero setting of the MeHi-'erälc / Eigers when the cold body is accommodated by about cm (cross-section in an animal induction ', piiien reach! vvini. so is the popular cross-section of the fcnoinagiietisclicii body

lhlh

\.ilIi I ine.ii Mcnini; der I iinklioii lh ;iuf dem eruihl mcIi\ .ilIi I ine.ii Mcnini; der I iinklioii lh; iuf dem eruihl mcIi

ί (Il ν r,ι.ί (Il ν r, ι.

mn \ V\ mkeikoelli/ienl der linearen iunklion.
Dann lsimn \ V \ mkeikoelli / ienl of the linear iunklion.
Then lsi

r; Cl .V r; Cl .V

Bei Anstieg tier I eniperatiir lies (eiromagiietisehen Korpers nimmt I' in I Ibereinsiimniung mit der Ikviehung (2) ab. wahrend sieh die mit dem Meßgerät gemessene Spannung von 0 bis auf / '.· in I !beieinslimmung mit der in Γ i g. 3 gezeigten graphischen Darstellung iiiulert. wo auf der Abs/issenachse die m i eniperatur des ferromagnetische!! Körpers in ( und auf der OrdinntLMiachse das Verhältnis der Spannung an den Klemmen des Meßgerätes zur Spannung der Normalspannungsciuelle aufgetragen ist.With an increase in I eniperatiir lies (eiromagiietisehen body I ' in I relation decreases with the value (2). While the voltage measured with the measuring device see from 0 to /'. 3 shows the graphical representation shown on the abs / min axis where the temperature of the ferromagnetic body is plotted on the axis and the ratio of the voltage at the terminals of the measuring device to the voltage of the normal voltage source is plotted on the normal axis.

Cig. 4 zeigt die Teniperaturverteilung über den π (Querschnitt eines zylindrischen ferromagnetische!! Körpers, wo auf tier Abszissenachse der Querschnitts-Halbmesser des ferromagnetischen Körpers und auf tier Ordinatenachse seine Temperatur aufgetragen ist. Die elementare Wärmemenge tiQ in einem lünheitsringvo- >" liimon d ι der Dicke drhelriis'l:Cig. 4 shows the Teniperaturverteilung via the π (cross section of a cylindrical ferromagnetic !! body where its temperature is plotted on animal abscissa axis of the cross-sectional radius of the ferromagnetic body and on animal ordinate axis. The basic quantity of heat ti Q in a lünheitsringvo->"liimon d ι the fat drhelriis'l:

= C';.T:2.T nl/· = C ';. T: 2.T nl / ·

Q = Würmcmcngc im Körper. Q = worms in the body.

C = Wärmekapuzität des Körpers.C = heat capacity of the body.

;· = Dichte des Körpers.; · = Density of the body.

r: = lokale Temperatur der verschiedenen Punkte des Querschnitts in ^CC. r: = local temperature of the different points of the cross-section in ^C C.

r = laufender Radius des Querschnitts des zylindrischen ferromagnetischen Körpers. r = running radius of the cross section of the cylindrical ferromagnetic body.

Die Gesamtvvärniemenge in einem Einheitsvolumen des ferromagnetischen Körpers betrügtThe total amount of varnish in a unit volume of the ferromagnetic body is cheating

Ο = 2 Ο = 2

2 τ Γ;· It₂ γι) γ.2 τ Γ; · It ₂ γι) γ.

mit R = Aiißen-Radius des zylindrischen ferromagnetischen Körpers.with R = outer radius of the cylindrical ferromagnetic body.

Die Sp.iniiiing ( _;. tile mil ileni Meßgerät gemessen wird, beträgtThe sp.iniiiing ( _; . Tile mil ileni measuring device is measured is

( , Γ· Γ Γ; χ μ .(, Γ · Γ Γ; χ μ.

Aus dem vorstehend Dargelegten ist ersichtlich, daß bei eineni ungleichmäßig über den Querschnitt erhitzten ferromagnetischen Körper die Einrichtung die Durchschnitlstemperatur über den Querschnitt des Körpers mißt.From what has been set out above it can be seen that in the case of an unevenly heated over the cross-section ferromagnetic body the establishment of the average temperature measures across the cross-section of the body.

Prinzipiell brauchen die Induktionsspulen nicht identisch zu sein, jedoch muß das VerhältnisIn principle, the induction coils do not need to be identical, but the ratio must

II,II,

It. C. It. C.

ι, ' ei, ι, ' egg,

eingehalten werden. Hierin bedeuten:be respected. Herein mean:

IV₁ = Windungszahl der ersten Induktionsspule.IV ₁ = number of turns of the first induction coil.

IV, = Windungszahl der zweiten Induktionsspule.IV, = number of turns of the second induction coil.

IV₁ = Anzahl der auf die erste Induktionsspule gewickelten Meßwindungen.IV ₁ = number of measuring windings wound on the first induction coil.

IV₄ = ZaIiI der auf die zweite Induktionsspule gewickelten Meßwindungen.IV ₄ = number of measuring windings wound on the second induction coil.

C] = magnetische Leitfähigkeit der ersten Induktionsspule, und C] = magnetic conductivity of the first induction coil, and

C,= magnetische Leitfähigkeit der zweiten Induktionsspule. C, = magnetic conductivity of the second induction coil.

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann sehr wirksam zur Kontrolle der Durchschnittstemperatur von Formstahl sowie als Durchschnittstemperaturgeber in Steuer- bzw. Regelsystemen für Formstahlvergütung benutzt werden, was stabile mechanische Eigenschaften für Formstahl sichert.The device according to the invention can be very effective for controlling the average temperature of Section steel and as an average temperature sensor in control systems for section steel tempering used, which ensures stable mechanical properties for structural steel.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patentanspruch:Claim:

Einrichtung zur Messung der Temperatur ferromagnetischer Körper,Device for measuring the temperature of ferromagnetic bodies,

— mit zwei an eine Wechselspannungsquelle angeschlossenen Induktionsspulen,- with two induction coils connected to an alternating voltage source,

— deren Kern durch den ferromagnetischen Körper gebildet ist und deren Meßwicklung an eine Gleichrichtereinheit angeschaltet ist,- whose core is formed by the ferromagnetic body and its measuring winding to a Rectifier unit is switched on,

— um die durch Temperaturänderungen des Körpers bedingten Änderungen in der induzierten Spannung zu erfassen,- to the changes in the induced by temperature changes in the body To capture tension,

dadurch gekennzeichnet, daßcharacterized in that

a) der ferromagnetische Körper (20) nur die eine (2) der beiden Induktionsspulen (1, 2) durchsetzt,a) the ferromagnetic body (20) only penetrates one (2) of the two induction coils (1, 2),

b) die Induktionsspulen (1,2) derartige Abmessungen unJ eine derartige Windungszahl haben, daß das von ihnen erzeugte Magnetfeld rar Sättigung des in der einen Induktionsspule (2) untergebrachten ferromagnetischen Körpers (20) ausreicht,b) the induction coils (1, 2) have such dimensions and such a number of turns, that the magnetic field generated by them rarely saturates the one in the induction coil (2) housed ferromagnetic body (20) is sufficient,

c) die Meßwicklung (3, 4) der beiden Induktionsspulen (1, 2) jeweils mit einem eigenen Gleichrichter (5,6) verbunden ist, undc) the measuring winding (3, 4) of the two induction coils (1, 2) each with its own Rectifier (5,6) is connected, and

d) am Ausgang der Gleichrichter (5,6) deren eines gleichpoliges Klemmenpaar kurzgeschlossen und deren anderes Klemmenpaar an ein Potentiometer (17) angeschlossen ist, an das über ein Meßgerät (19) eine Normalspannungsquelle (18) für Gleichspannung (U₂) angeschlossen ist.d) at the output of the rectifiers (5, 6) one of the terminals with the same polarity is short-circuited and the other terminal pair is connected to a potentiometer (17) to which a normal voltage source (18) for direct voltage (U ₂ ) is connected via a measuring device (19) .